CN216920785U - 一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接；竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。本实用新型具有优异的抗震性能，易于维护，属于一种建筑连接结构技术领域。

Description

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系

技术领域

本实用新型涉及一种建筑连接结构，具体涉及一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系。

背景技术

屈曲约束支撑是一种消能减震构件。一般认为，支撑在结构中起承担轴向力的作用。普通的支撑在抗风抗震设计中是通过增强构件的抗风抗震性能来保证结构的刚度、强度和延性，但这种支撑缺乏自我调节能力，在受压时容易发生屈曲而使部分结构退出工作，降低结构的抗侧刚度，造成其它部位的荷载增加，对结构不利。而屈曲约束支撑由外筒和内核组成，轴向力全部由内核单元承受；当内核单元发生屈曲变形耗散能量时，外筒约束内核单元以确保构件的稳定性且可继续传递部分外力作用，避免内核在受压屈曲时降低结构的整体刚度，因而，屈曲约束支撑在抗风抗震中表现出较好的优越性。

竹缠绕是利用竹材顺纹对构件进行一圈一圈环绕式包裹缠绕，形成构件的外套筒。竹材是一种顺纹抗拉强度大的绿色、天然、环保的材料，是十分优秀的抗拉的材料，在许多地方都有出色的应用，例如竹缠绕管廊。

近年来，屈曲约束支撑因其自重轻、布置灵活和安装方便在建筑结构基础成本、施工进度方面体现出较好的优越性，尤其是在已有建筑结构的加固方面更能体现出其方便快捷和经济性能。屈曲约束支撑与框架组成的结构体系同样表现出极佳的承载能力和耗能性能等，这是因为：(1)小震时，屈曲约束支撑框架线弹性刚度高，可以很容易的满足规范的变形要求；(2)由于可以受拉及受压屈曲的约束，屈曲约束支撑框架消除了传统支撑框架的支撑屈曲问题，在强震时有更强和更稳定的能量耗能能力；(3)支撑构件好比结构体系中可更换的保险丝，即可保护其他构件免遭破坏，并且大震后，可以方便的更换损坏的支撑；(4)支撑的刚度和强度很容易调整，屈曲约束支撑框架设计灵活，而且在非弹性分析中可以方便的模拟屈曲约束支撑的滞回曲线；(5)在抗震加固中，屈曲约束支撑框架比传统支撑系统更有优越性，因为前者在抗震加固中表现出较好的经济性。

国内传统屈曲约束支撑的约束部件通常由钢与混凝土组合形成，存在一定的问题：

a.钢材用量较大，自重大，不够环保；

b.受力原理不尽完善。核心段屈曲后，支撑依然具有一定的承载力，现行的受力理论未能真实反应屈曲约束支撑的全过程受力状态。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种具有优异抗震性能、维护方便且绿色环保的竹缠绕屈曲约束支撑结构体系。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接；竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

作为一种优选，在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成变形间隙空间。

作为一种优选，无粘结可膨胀材料为聚乙烯、聚苯乙烯或橡胶。

作为一种优选，内核芯板的横截面为十字形、一字型、圆筒形或工字形，材料为钢材。

作为一种优选，内核芯板的表面设有增加咬合力和截面削弱的凹陷。

作为一种优选，混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇轻骨料混凝土、竹纤维混凝土、细石混凝土或砂浆形成；竹材套筒为圆筒形竹缠绕。

作为一种优选，套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。

作为一种优选，主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。

作为一种优选，竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

作为一种优选，安装段与节点板通过销轴铰接，或通过螺栓和螺母连接。

本实用新型具有如下优点：

1.竹缠绕屈曲约束支撑结构体系是一种绿色环保的新型屈曲约束支撑，具有优异的消能减震性能，同时，采用可拆卸式结构，可在竹缠绕屈曲约束支撑失效后整体更换，易于维护。

2.天然竹材料是绿色、节能、能够循环利用的可再生资源。利用竹材顺纹对混凝土层以及内核芯板进行一圈一圈的环状包裹缠绕，形成屈曲约束支撑的外套筒，充分利用了竹材顺纹抗拉能力强的特点，并且对比混凝土和钢材、木材的加工对环境的污染极小。另外，竹材造型美观，具有较好的视觉效果。

3.竹缠绕屈曲约束支撑所采用的竹缠绕套筒和Q235钢均为我国钢材市场普遍的材料。

4.聚乙烯、聚苯乙烯、橡胶也是我国市场上普遍材料。设计时，需在内核芯板外部粘贴聚这类无粘结可膨胀材料，形成变形间隙空间，保证内核芯板屈曲时能自由变形。

5.采用生物质材和钢材，具有优秀的抗震性能。生物质材和钢材本身是很好的抗震材料，其自重轻，能有效减小惯性力。杆件通过螺栓连接或铰接连接能有效吸收地震力耗能，减少地震作用对结构的影响。

6.两阶段受力状态经济合理：

a.弹性阶段(受力阶段)——内核芯板直接承受轴向拉压力，竹材套筒和混凝土层不受力；

b.弹塑性阶段(耗能和受力阶段)——内核芯板定点变形耗能，与混凝土层和竹材套筒有效咬合，三部分共同承受轴向拉压力；当竹缠绕屈曲约束支撑被破坏时，该支撑也能方便更换。

7.当竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构的连接处采用铰接时，当遇到地震或强风等作用时，连接处可以转动，不会对主体结构产生附加弯矩。

附图说明

图1是实施例一的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系的结构示意图。

图2是实施例一的竹缠绕屈曲约束支撑的结构示意图。

图3a是实施例一的内核芯板的结构示意图。

图3b是实施例二的内核芯板的结构示意图。

图3c是实施例三的内核芯板的结构示意图。

图3d是实施例四的内核芯板的结构示意图。

图4a是实施例一的核心段的剖视图。

图4b是实施例二的核心段的剖视图。

图4c是实施例三的核心段的剖视图。

图4d是实施例四的核心段的剖视图。

图5是实施例五的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系的结构示意图。

图6为竹材套筒的剖视图。

其中，1是内核芯板，2是变形间隙空间，3是混凝土层，4是竹材套筒，5是节点板，6是过渡段，7是安装段，8是梁与柱的中心轴线交点，9为核心段，10为凹陷，11为柱，12为梁，13为加劲肋，14为边肋，15为销轴，16为内衬层，17为外防护层，18为增强层。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例一

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接，本实施例为通过螺栓和螺母连接。

竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

内核芯板选用屈服强度小于235Mpa的低屈服钢，本实施例中，横截面为十字形实心结构。内核芯板的表面设有增加咬合力的凹陷，增加与混凝土层之间的咬合力以传竖向力，且削弱截面起到定点屈服的作用。

变形间隙空间，由在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成，本实施例的材料为聚乙烯。变形间隙空间确保内核芯板自由屈曲变形。

混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇轻骨料混凝土形成。

竹材套筒用于约束内核单元，起到内核芯板屈曲后依然可传递一定的竖向力的作用，为圆筒形竹缠绕材料。竹材套筒是现有的结构，只是未用作屈曲约束支撑结构，从内往外依次包括内衬层、增强层、外防护层。

套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。安装段为宽度比内核芯板宽的平板结构，以用于螺栓连接；过渡段一端的宽度与内核芯板一致，另一端的宽度与安装段宽度一致，过渡段的作用一方面是连接安装段和内核芯板，另一方面是作为安装段和内核芯板的形状过渡，本领域技术人员能根据现有技术对过渡段的结构、过渡段与安装段和内核芯板的连接方式进行合理选择。

主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

实施例二

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接，本实施例为通过螺栓和螺母连接。

竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

内核芯板选用钢材，本实施例中，横截面为工字形实心结构。内核芯板的表面设有增加咬合力的凹陷，增加与混凝土层之间的咬合力以传竖向力，且削弱截面起到定点屈服的作用。

变形间隙空间，由在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成，本实施例的材料为聚苯乙烯。变形间隙空间确保内核芯板自由屈曲变形。

混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇竹纤维混凝土形成。

竹材套筒用于约束内核单元，起到内核芯板屈曲后依然可传递一定的竖向力的作用，为圆筒形竹缠绕材料。竹材套筒是现有的结构，只是未用作屈曲约束支撑结构，从内往外依次包括内衬层、增强层、外防护层。

套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。安装段为宽度比内核芯板宽的平板结构，以用于螺栓连接；过渡段一端的宽度与内核芯板一致，另一端的宽度与安装段宽度一致，过渡段的作用一方面是连接安装段和内核芯板，另一方面是作为安装段和内核芯板的形状过渡，本领域技术人员能根据现有技术对过渡段的结构、过渡段与安装段和内核芯板的连接方式进行合理选择。

主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

实施例三

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接，本实施例为通过螺栓和螺母连接。

竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

内核芯板选用钢材，本实施例中，横截面为一字形实心结构。内核芯板的表面设有增加咬合力的凹陷，增加与混凝土层之间的咬合力以传竖向力，且削弱截面起到定点屈服的作用。

变形间隙空间，由在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成，本实施例的材料为聚乙烯。变形间隙空间确保内核芯板自由屈曲变形。

混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇轻骨料混凝土形成。

竹材套筒用于约束内核单元，避免内核单元在受压时屈曲，为圆筒形，本实施例通过薄片竹条缠绕而成。竹材套筒是现有的结构，只是未用作屈曲约束支撑结构，从内往外依次包括内衬层、增强层、外防护层。

套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。安装段为宽度比内核芯板宽的平板结构，以用于螺栓连接；过渡段一端的宽度与内核芯板一致，另一端的宽度与安装段宽度一致，过渡段的作用一方面是连接安装段和内核芯板，另一方面是作为安装段和内核芯板的形状过渡，本领域技术人员能根据现有技术对过渡段的结构、过渡段与安装段和内核芯板的连接方式进行合理选择。

主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

实施例四

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接，本实施例为通过螺栓和螺母连接。

竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

内核芯板选用钢材，本实施例中，横截面为圆筒形空心结构。内核芯板的表面设有增加咬合力的凹陷，增加与混凝土层之间的咬合力以传竖向力，且削弱截面起到定点屈服的作用。

变形间隙空间，由在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成，本实施例的材料为聚乙烯。变形间隙空间确保内核芯板自由屈曲变形。

混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇竹纤维混凝土形成。

竹材套筒用于约束内核单元，起到内核芯板屈曲后依然可传递一定的竖向力的作用，为圆筒形竹缠绕材料。竹材套筒是现有的结构，只是未用作屈曲约束支撑结构，从内往外依次包括内衬层、增强层、外防护层。

套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。安装段为宽度比内核芯板宽的平板结构，以用于螺栓连接；过渡段一端的宽度与内核芯板一致，另一端的宽度与安装段宽度一致，过渡段的作用一方面是连接安装段和内核芯板，另一方面是作为安装段和内核芯板的形状过渡，本领域技术人员能根据现有技术对过渡段的结构、过渡段与安装段和内核芯板的连接方式进行合理选择。

主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

实施例五

一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接，本实施例为通过销轴连接。

竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

内核芯板选用钢材，本实施例中，横截面为十字形实心结构。内核芯板的表面设有增加咬合力的凹陷，增加与混凝土层之间的咬合力以传竖向力，且削弱截面起到定点屈服的作用。

变形间隙空间，由在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成，本实施例的材料为聚乙烯。变形间隙空间确保内核芯板自由屈曲变形。

混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇轻骨料混凝土形成。

竹材套筒用于约束内核单元，起到内核芯板屈曲后依然可传递一定的竖向力的作用，为圆筒形竹缠绕材料。竹材套筒是现有的结构，只是未用作屈曲约束支撑结构，从内往外依次包括内衬层、增强层、外防护层。

套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。安装段为宽度比内核芯板宽的平板结构，以用于铰接连接；过渡段一端的宽度与内核芯板一致，另一端的宽度与安装段宽度一致，过渡段的作用一方面是连接安装段和内核芯板，另一方面是作为安装段和内核芯板的形状过渡，本领域技术人员能根据现有技术对过渡段的结构、过渡段与安装段和内核芯板的连接方式进行合理选择。

主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：包括主体结构和竹缠绕屈曲约束支撑，竹缠绕屈曲约束支撑与主体结构可拆卸式连接；竹缠绕屈曲约束支撑包括位于中部的核心段和位于端部的套筒外连接段，可拆卸式连接处设置在套筒外连接段；核心段中，从内往外依次是内核芯板、变形间隙空间、混凝土层、竹材套筒。

2.按照权利要求1所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：在内核芯板表面粘贴无粘结可膨胀材料形成变形间隙空间。

3.按照权利要求2所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：无粘结可膨胀材料为聚乙烯、聚苯乙烯或橡胶。

4.按照权利要求1所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：内核芯板的横截面为十字形、一字型、圆筒形或工字形，材料为钢材。

5.按照权利要求4所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：内核芯板的表面设有增加咬合力和截面削弱的凹陷。

6.按照权利要求1所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：混凝土层通过在内核芯板和变形间隙空间外浇轻骨料混凝土、竹纤维混凝土、细石混凝土或砂浆形成；竹材套筒为圆筒形。

7.按照权利要求1所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：套筒外连接段包括过渡段和安装段，过渡段设置在安装段和内核芯板之间。

8.按照权利要求7所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：主体结构包括梁、柱、节点板，节点板设置在梁和柱的连接处，安装段与节点板可拆卸式连接。

9.按照权利要求8所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：竹缠绕屈曲约束支撑的中轴线通过梁与柱的中心轴线交点。

10.按照权利要求8所述的一种竹缠绕屈曲约束支撑结构体系，其特征在于：安装段与节点板通过销轴铰接，或通过螺栓和螺母连接。

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